CN109930065A - 一种复合高速钢支承辊及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合高速钢支承辊，包括支承辊外层及支承辊内层，所述支承辊外层包括以下质量百分比的组分：0.6~1.0%的C，0.3~0.8%的Si，0.6~1.2%的Mn，4.0~8.0%的Cr，0.3~1.0%的Ni，0.5~1.5%的Mo，0.5~2.0%的V，0.5~2.0%的W，≤0.03%的P，≤0.03%的S，余量为Fe及不可避免的杂质；所述支承辊外层包括以下质量百分比的组分：2.5~3.5%的C，1.4~2.4%的Si，0.2~0.9%的Mn，0.6~1.0%的Cu，≤0.06%的Mg，≤0.03%的P，≤0.03%的S，≤0.5%的Cr，≤0.3%的Ni，1.0~2.0%钇基重稀土，余量为Fe及不可避免的杂质。同时，本发明还公开了上述复合高速钢支承辊的制备方法。本发明提供的复合支承辊辊身具有较好的耐磨性、强韧性的同时具有优良的综合抗事故性能，配以具有良好强度的辊颈，能很好地满足轧机对高速钢支承辊的使用要求。
Description
技术领域
本发明属高速钢铸造领域，具体涉及一种复合高速钢支承辊及其制备方法。
背景技术
轧辊是轧钢的主要大型工件工具，也是轧钢机上的主要易耗品。支承辊用来支撑工作辊，防止工作辊翘曲变形，还能影响板型的质量，是一个高成本和高消耗的轧机主要工作部件。支承辊必须具有一定刚度，否则工作辊在工作中容易变形；支承辊必须具有较高的屈服强度和抗裂纹扩展能力，否则在交变的轧制应力作用下支承辊辊身便面极易产生微裂纹，会在逐渐扩展，最终形成剥落；支承辊必须具有良好的耐磨性，否则在交变弯曲应力作用下，长期摩擦容易在辊身中部形成凹坑，严重会造成托肩剥落；支承辊辊颈也必须具有良好的屈服强度和抗事故性，否则辊颈长期承受交变应力，辊颈容易断裂。总而言之，支承辊必须具备高强度、高韧性、高耐磨性、高屈服强度和高抗剥落性能。
在近几年的发展，国内轧辊制造厂家已经可以生产出各种不同种类的轧辊，来满足国内大部分轧机的需求。目前国产轧辊基本能满足国内钢厂（武钢、鞍钢、宝钢等）的需求，并能够出口部分产品。但是，我国仍有大约3万吨高端轧辊产品供给不足，需要进口。因此，国内轧辊企业一是在产品发展方向上，要由低端的“大路货”向差异化、个性化、特色产品拓展，避开同质化地恶性竞争；二是要从重点增加产能向突破关键性技术的转变，着力提高轧辊产品的技术水平。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种复合高速钢支承辊。
本发明的另一目的在于提供上述复合高速钢支承辊的制备方法。
技术方案：为了达到上述发明目的，本发明具体是这样来实现的：一种复合高速钢支承辊，包括支承辊外层及支承辊内层，所述支承辊外层包括以下质量百分比的组分：0.6~1.0%的C，0.3~0.8%的Si，0.6~1.2%的Mn，4.0~8.0%的Cr，0.3~1.0%的Ni，0.5~1.5%的Mo，0.5~2.0%的V，0.5~2.0%的W，≤0.03%的P，≤0.03%的S，余量为Fe及不可避免的杂质；所述支承辊外层包括以下质量百分比的组分：2.5~3.5%的C，1.4~2.4%的Si，0.2~0.9%的Mn，0.6~1.0%的Cu，≤0.06%的Mg，≤0.03%的P，≤0.03%的S，≤0.5%的Cr，≤0.3%的Ni，1.0~2.0%钇基重稀土，余量为Fe及不可避免的杂质。
制备上述复合高速钢支承辊的方法，包括以下步骤：
（1）分别对支承辊外层、支承辊内层进行钢水熔炼，控制支承辊外层钢水含量包括以下质量百分比的组分：0.6~1.0%的C，0.3~0.8%的Si，0.6~1.2%的Mn，4.0~8.0%的Cr，0.3~1.0%的Ni，0.5~1.5%的Mo，0.5~2.0%的V，0.5~2.0%的W，≤0.03%的P，≤0.03%的S，余量为Fe及不可避免的杂质，控制支承辊内层钢水含量包括以下质量百分比的组分：2.5~3.5%的C，1.4~2.4%的Si，0.2~0.9%的Mn，0.6~1.0%的Cu，≤0.06%的Mg，≤0.03%的P，≤0.03%的S，≤0.5%的Cr，≤0.3%的Ni，1.0~2.0%钇基重稀土，余量为Fe及不可避免的杂质；
（2）控制支承辊外层浇注温度1510~1520℃，支承辊内层浇注温度1350~1360℃，外层结晶界面温度为1210℃，外层浇注离心机转速为445r/min，各层进行淬火和回火得到毛坯支承辊；
其中，对支承辊外层进行1000℃的淬火，然后再进行500℃的回火，形成组织为回火马氏体+回火贝氏体+残余奥氏体+弥散分布的碳化物颗粒，硬度为64.8HRC；拉伸断口呈准解理形貌并存在典型的片状组织，抗拉强度549MPa；冲击断口呈现典型的沿晶开裂特征，断口解理面细化，碳化物颗粒细小均匀分布；
其中，对支承辊内层进行1000℃淬火，然后再进行500℃的回火，形成组织为回火索氏体+少量铁素体，原球状石墨组织不变，硬度32.3HRC；拉伸断口呈解理形貌并存在典型的层状组织，抗拉强度514MPa；冲击断口淬火组织充分分解，晶间裂纹消失，索氏体形成的解理台阶有所宽化，内层具有良好的韧性；
其中，对支承辊结合层进行1000℃淬火，然后再进行500℃的回火，形成组织转变为回火索氏体+回火贝氏体+二次碳化物，随着淬火温度的升高，结合层区域逐渐变宽，由表及里结合层组织性能变化缓慢，结合层硬度呈现逐渐降低的趋势；随着回火温度的升高，结合层索氏体组织分解趋势增大，并析出二次碳化物强化基体，结合层硬度落差变小；经1000℃淬火+500℃回火后，结合层冲击性能过渡缓慢，具有最好的组织性能过渡。
加工所得的毛坯支承辊再次进行整体的淬火及回火步骤，具体操作为：将毛坯支承辊随炉加热至800℃，保温15min；继续升温至1000℃，保温60min；出炉风冷或空冷，毛坯支承辊温度维持在350~400℃，当关风后毛坯支承辊返温温度不高于420℃时，进炉500℃回火，保温60min，随炉炉冷。
有益效果：本发明与传统技术相比，具有以下优点：
（1）本发明提供的复合支承辊辊身具有较好的耐磨性、强韧性的同时具有优良的综合抗事故性能，配以具有良好强度的辊颈，能很好地满足高速钢轧机对支承辊的使用要求；
（2）本发明提供的复合铸造支承辊在保证支承辊的综合性能的同时，能够大幅降低生产成本，也能满足目前各大钢厂迫切要求降低生产成本的愿望。
具体实施方式
实施例1：
分别对支承辊外层、支承辊内层进行钢水熔炼，控制支承辊外层钢水含量包括以下质量百分比的组分：0.6%的C，0.3%的Si，0.6%的Mn，4.0%的Cr，0.3%的Ni，0.5%的Mo，0.5%的V，0.5%的W，≤0.03%的P，≤0.03%的S，余量为Fe及不可避免的杂质，控制支承辊内层钢水含量包括以下质量百分比的组分：2.5%的C，1.4%的Si，0.2%的Mn，0.6%的Cu，≤0.06%的Mg，≤0.03%的P，≤0.03%的S，≤0.5%的Cr，≤0.3%的Ni，1.0%钇基重稀土，余量为Fe及不可避免的杂质；控制支承辊外层浇注温度1510~1520℃，支承辊内层浇注温度1350~1360℃，外层结晶界面温度为1210℃，外层浇注离心机转速为445r/min，对支承辊外层进行1000℃的淬火，然后再进行500℃的回火，形成组织为回火马氏体+回火贝氏体+残余奥氏体+弥散分布的碳化物颗粒，对支承辊内层进行1000℃淬火，然后再进行500℃的回火，形成组织为回火索氏体+少量铁素体，原球状石墨组织不变，对支承辊结合层进行1000℃淬火，然后再进行500℃的回火，形成组织转变为回火索氏体+回火贝氏体+二次碳化物，最后得到毛坯支承辊；将毛坯支承辊随炉加热至800℃，保温15min；继续升温至1000℃，保温60min；出炉风冷或空冷，毛坯支承辊温度维持在350~400℃，当关风后毛坯支承辊返温温度不高于420℃时，进炉500℃回火，保温60min，随炉炉冷。
实施例2：
分别对支承辊外层、支承辊内层进行钢水熔炼，控制支承辊外层钢水含量包括以下质量百分比的组分： 1.0%的C，0.8%的Si，1.2%的Mn，8.0%的Cr，1.0%的Ni，1.5%的Mo，2.0%的V，2.0%的W，≤0.03%的P，≤0.03%的S，余量为Fe及不可避免的杂质，控制支承辊内层钢水含量包括以下质量百分比的组分：3.5%的C，2.4%的Si，0.9%的Mn，1.0%的Cu，≤0.06%的Mg，≤0.03%的P，≤0.03%的S，≤0.5%的Cr，≤0.3%的Ni，2.0%钇基重稀土，余量为Fe及不可避免的杂质；控制支承辊外层浇注温度1510~1520℃，支承辊内层浇注温度1350~1360℃，外层结晶界面温度为1210℃，外层浇注离心机转速为445r/min，对支承辊外层进行1000℃的淬火，然后再进行500℃的回火，形成组织为回火马氏体+回火贝氏体+残余奥氏体+弥散分布的碳化物颗粒，对支承辊内层进行1000℃淬火，然后再进行500℃的回火，形成组织为回火索氏体+少量铁素体，原球状石墨组织不变，对支承辊结合层进行1000℃淬火，然后再进行500℃的回火，形成组织转变为回火索氏体+回火贝氏体+二次碳化物，最后得到毛坯支承辊；将毛坯支承辊随炉加热至800℃，保温15min；继续升温至1000℃，保温60min；出炉风冷或空冷，毛坯支承辊温度维持在350~400℃，当关风后毛坯支承辊返温温度不高于420℃时，进炉500℃回火，保温60min，随炉炉冷。
实施例3：
分别对支承辊外层、支承辊内层进行钢水熔炼，控制支承辊外层钢水含量包括以下质量百分比的组分：0.8%的C，0.6%的Si，0.9%的Mn，6.0%的Cr，0.6%的Ni，1.0%的Mo，1.2%的V，1.3%的W，≤0.03%的P，≤0.03%的S，余量为Fe及不可避免的杂质，控制支承辊内层钢水含量包括以下质量百分比的组分：3.0%的C，1.9%的Si，0.5%的Mn，0.8%的Cu，≤0.06%的Mg，≤0.03%的P，≤0.03%的S，≤0.5%的Cr，≤0.3%的Ni，1.5%钇基重稀土，余量为Fe及不可避免的杂质；控制支承辊外层浇注温度1510~1520℃，支承辊内层浇注温度1350~1360℃，外层结晶界面温度为1210℃，外层浇注离心机转速为445r/min，对支承辊外层进行1000℃的淬火，然后再进行500℃的回火，形成组织为回火马氏体+回火贝氏体+残余奥氏体+弥散分布的碳化物颗粒，对支承辊内层进行1000℃淬火，然后再进行500℃的回火，形成组织为回火索氏体+少量铁素体，原球状石墨组织不变，对支承辊结合层进行1000℃淬火，然后再进行500℃的回火，形成组织转变为回火索氏体+回火贝氏体+二次碳化物，最后得到毛坯支承辊；将毛坯支承辊随炉加热至800℃，保温15min；继续升温至1000℃，保温60min；出炉风冷或空冷，毛坯支承辊温度维持在350~400℃，当关风后毛坯支承辊返温温度不高于420℃时，进炉500℃回火，保温60min，随炉炉冷。
实施例4：
分别对支承辊外层、支承辊内层进行钢水熔炼，控制支承辊外层钢水含量包括以下质量百分比的组分：0.7%的C，0.5%的Si，0.7%的Mn，5.0%的Cr，0.4%的Ni，0.7%的Mo，0.8%的V，1.2%的W，≤0.03%的P，≤0.03%的S，余量为Fe及不可避免的杂质，控制支承辊内层钢水含量包括以下质量百分比的组分：2.7%的C，1.6%的Si，0.6%的Mn，0.7%的Cu，≤0.06%的Mg，≤0.03%的P，≤0.03%的S，≤0.5%的Cr，≤0.3%的Ni，1.2%钇基重稀土，余量为Fe及不可避免的杂质；控制支承辊外层浇注温度1510~1520℃，支承辊内层浇注温度1350~1360℃，外层结晶界面温度为1210℃，外层浇注离心机转速为445r/min，对支承辊外层进行1000℃的淬火，然后再进行500℃的回火，形成组织为回火马氏体+回火贝氏体+残余奥氏体+弥散分布的碳化物颗粒，对支承辊内层进行1000℃淬火，然后再进行500℃的回火，形成组织为回火索氏体+少量铁素体，原球状石墨组织不变，对支承辊结合层进行1000℃淬火，然后再进行500℃的回火，形成组织转变为回火索氏体+回火贝氏体+二次碳化物，最后得到毛坯支承辊；将毛坯支承辊随炉加热至800℃，保温15min；继续升温至1000℃，保温60min；出炉风冷或空冷，毛坯支承辊温度维持在350~400℃，当关风后毛坯支承辊返温温度不高于420℃时，进炉500℃回火，保温60min，随炉炉冷。
实施例5：
分别对支承辊外层、支承辊内层进行钢水熔炼，控制支承辊外层钢水含量包括以下质量百分比的组分：0.9%的C，0.7%的Si，1.1%的Mn，7.0%的Cr，0.8%的Ni，1.2%的Mo，1.6%的V，1.8%的W，≤0.03%的P，≤0.03%的S，余量为Fe及不可避免的杂质，控制支承辊内层钢水含量包括以下质量百分比的组分：3.3%的C，2.1%的Si，0.8%的Mn，0.9%的Cu，≤0.06%的Mg，≤0.03%的P，≤0.03%的S，≤0.5%的Cr，≤0.3%的Ni，1.8%钇基重稀土，余量为Fe及不可避免的杂质；控制支承辊外层浇注温度1510~1520℃，支承辊内层浇注温度1350~1360℃，外层结晶界面温度为1210℃，外层浇注离心机转速为445r/min，对支承辊外层进行1000℃的淬火，然后再进行500℃的回火，形成组织为回火马氏体+回火贝氏体+残余奥氏体+弥散分布的碳化物颗粒，对支承辊内层进行1000℃淬火，然后再进行500℃的回火，形成组织为回火索氏体+少量铁素体，原球状石墨组织不变，对支承辊结合层进行1000℃淬火，然后再进行500℃的回火，形成组织转变为回火索氏体+回火贝氏体+二次碳化物，最后得到毛坯支承辊；将毛坯支承辊随炉加热至800℃，保温15min；继续升温至1000℃，保温60min；出炉风冷或空冷，毛坯支承辊温度维持在350~400℃，当关风后毛坯支承辊返温温度不高于420℃时，进炉500℃回火，保温60min，随炉炉冷。
Claims (3)
1.一种复合高速钢支承辊，其特征在于，包括支承辊外层及支承辊内层，所述支承辊外层包括以下质量百分比的组分：0.6~1.0%的C，0.3~0.8%的Si，0.6~1.2%的Mn，4.0~8.0%的Cr，0.3~1.0%的Ni，0.5~1.5%的Mo，0.5~2.0%的V，0.5~2.0%的W，≤0.03%的P，≤0.03%的S，余量为Fe及不可避免的杂质；所述支承辊外层包括以下质量百分比的组分：2.5~3.5%的C，1.4~2.4%的Si，0.2~0.9%的Mn，0.6~1.0%的Cu，≤0.06%的Mg，≤0.03%的P，≤0.03%的S，≤0.5%的Cr，≤0.3%的Ni，1.0~2.0%钇基重稀土，余量为Fe及不可避免的杂质。
2.制备权利要求1所述复合高速钢支承辊的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）分别对支承辊外层、支承辊内层进行钢水熔炼，控制支承辊外层钢水含量包括以下质量百分比的组分：0.6~1.0%的C、0.3~0.8%的Si、0.6~1.2%的Mn、4.0~8.0%的Cr、0.3~1.0%的Ni、0.5~1.5%的Mo、0.5~2.0%的V、0.5~2.0%的W、≤0.03%的P、≤0.03%的S、余量为Fe及不可避免的杂质，控制支承辊内层钢水含量包括以下质量百分比的组分：2.5~3.5%的C，1.4~2.4%的Si，0.2~0.9%的Mn，0.6~1.0%的Cu，≤0.06%的Mg，≤0.03%的P，≤0.03%的S，≤0.5%的Cr，≤0.3%的Ni，1.0~2.0%钇基重稀土，余量为Fe及不可避免的杂质；
（2）控制支承辊外层浇注温度1510~1520℃，支承辊内层浇注温度1350~1360℃，外层结晶界面温度为1210℃，外层浇注离心机转速为445r/min；
（3）对支承辊外层进行1000℃的淬火，然后再进行500℃的回火，形成组织为回火马氏体+回火贝氏体+残余奥氏体+弥散分布的碳化物颗粒；
（4）对支承辊内层进行1000℃淬火，然后再进行500℃的回火，形成组织为回火索氏体+少量铁素体，原球状石墨组织不变；
（5）对支承辊结合层进行1000℃淬火，然后再进行500℃的回火，形成组织转变为回火索氏体+回火贝氏体+二次碳化物，最后得到毛坯支承辊。
3.根据权利要求2所述的制备复合高速钢支承辊的方法，其特征在于，所述步骤（5）中毛坯支承辊淬火及回火的具体操作为，将毛坯支承辊随炉加热至800℃，保温15min；继续升温至1000℃，保温60min；出炉风冷或空冷，毛坯支承辊温度维持在350~400℃，当关风后毛坯支承辊返温温度不高于420℃时，进炉500℃回火，保温60min，随炉炉冷。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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